Репарація ДНК
Про ДНК.
Метафори:
потяг і рейки
блискавка із застібкою на одежі
нитка
Про мутації — насправді звичайні мутації це не те, коли в організму виростають роги і організм не світиться в темряві
Частоти мутацій — 10 000 — 100 000 на одну клітину ссавців у день. Правда розмір усього геному в клітині — майже 6,5 мільярда пар основ. Але за 2000 років пошкодження набереться 7,5 млрд.
Томас Ліндаль  у 70-х роках вивчав, що швидкість нових точкових пошкоджень набагато більша — повинен бути механізм повернення назад, полагодження пошкоджень. Займався пухлинами людей.
Ексцизійна репарація азотистих основ.
Цікава тим, що відбувається трохи по-різному у різних організмів. Так у збудників виразки шлунка та туберкульозної палички трохи сильніше — дозволяє витримати тяжкі умови середовища.
Азіз Санзар (Санджар) вивчав,як бактерії відновлюють ДНК після пошкодження її ультрафіолетовим випроміненням. Ексцизійна репарація нуклеотидів. Веселий факт про турка — перший турок в американській Академії наук. До речі, у них є НАН
Класно, що відбувається в активних сайтах, так і глобально.
Ще дуже цікаво, що реагує на велику кількість можливих пошкоджень — ДНК можуть містити дуже багато різних модифікацій і поламок. А така ексцизійна репарація нуклеотидів розпізнає їх усі – за вигинами ДНК і частинами неспареної ДНК, коли представлена ділянка, де відсутня комплементарна спареність і є лише один ланцюг.
Пол Модріч. Репарація некомплементарних пар основ.
Класна штука в цій репарації — дізнатися, який же із двох нуклеотидів новий і зайвий. Розриви в ДНК та модифікації — метилювання материнської ДНК.
Також цікавим є те, що для її полагодження формується дуга ДНК — від маркера одним білком до місця неправильного нуклеотиду. І весь цей шмат вирізається та наново добудовується ДНК.
Весела тим, що білки називаються "Mut"
Але, крім того, є розриви подвійної спіралі та розриви однієї з двох спіралей.
Двоспіральні розриви ДНК — дуже цікаві. Залежно від того, чи клітина ділиться, чи вже зріла в стадії G0, тобто доросла, така, яка існує решту життя (нейрон, наприклад) – один чи інший шлях налагодження. Сформований на тому, чи можна підглянути і скопіювати з іншої такої же самої хромосоми, яка утворилася при  діленні материнської ДНК, чи ні. У клітин, що не діляться, вже немає такої можливості
Тут метафора з ниткою — або зав'язати на бантик, або припаяти кінці. З утратами або ні.
Чим ще цікаво — теломерна теорія старіння. Кінцеві частини ДНК при вкороченні потім стають схожими на дволанцюгові розриви — клітина гине.
Захворювання:
Ксеродерма — страшне захворювання шкіри, чутливість до ультрафіолету
Атаксія-телеангіектазія (Cиндром Луї-Бара) – атаксія (розлад координації рухів), телеангіоектазія (локальне надмірне розширення дрібних судин), різні форми імунодефіциту і схильність до онкологічних захворювань. Люди, які хворіють, зазвичай не доживають до 50 років.
Що таке мутація, як клітина її лагодить та як це пов'язано із Нобелівською премією цього року
Дана презентація міститиме метафори, для поліпшення розуміння теми. Проте метафора ніколи не відповідає феномену, який вона представляє на всі 100%.
Як у вислові: слово – не горобець. Ніщо не горобець, окрім горобця.
Про клітину
Нагадаймо, що таке ДНК
ДНК — це така штука (молекула), на якій записана інформація про те, що і як повинно відбуватися в клітині. ДНК містить гени, які зчитуються, та формуються білки або додаткові регуляторні штуки (некодуючі РНК)
Інформація:
Метафора №1: комп'ютерний бінарний код
А клітина крутіша — має не два символи, а чотири: замість нуль і один є нуль, один, два і три: Аденін (A), Тимін (T), Цитозин (C) і Гуанін (G).
Проте ДНК відрізняється ще і тим, що файли, інформація на комп'ютері, записані в один ряд. Тоді як ДНК має дві спіралі — інформаційний ряд з'єднаний з комплементарним йому іншим рядком, іншим ланцюжком.
Разом некодуючі РНК + білки формують комплекси, які і виконують безліч різноманітних функцій у клітині
Метафора №2: металева штука + пластик = купа різних приладів для різних функцій. А інформація про те, що і як скласти на заводі — у ДНК.
Функціонувати — передавати інформацію далі — ДНК може лише у співпраці з іншими молекулами (спеціальні білки тощо)
просто так ДНК, як, наприклад, просто CD диск — річ у собі. Її треба зчитати певним спеціальним приладом.
Але якщо щось стає з ДНК — інформація не зчитується.
"Щось не так" = мутація.
Мутація.
Не так все весело і кльово, як показують у кіно.
Повертаємося до метафори з диском: що зробити з CD диском, якщо на ньому була нудна лекція з молекулярної біології — як шляхом подряпини отримати з лекції цікавий мультфільм?
Тобто мутації, які призводять до виростів кінцівок, свічення в темряві чи якихось інших цікавостей — не відбувається в природі так легко, як показують у фільмах, бо це дуже специфічні перетворення і просто так їх дуже-дуже важко отримати.
Більшість мутацій у соматичних (не статевих, тобто не яйцеклітині/сперматозоїді) клітинах — нейтральні або слабко негативні.
Але у деяких випадках, коли неповезло, мутація — поламався, значить, дефект. Там кістки погано розвиваються, очі погано бачать. Чи поламався у дорослому віці: пухлини.
Частота мутацій
Але поломки ДНК відбуваються з велетенською швидкістю:
на одну клітину ссавців ≈10000 поломок ДНК у день. Всього в геномі правда 6500 000 000 пар нуклеотидів. Але існує життя довго — як воно не виродилося з усіма цими поломками, адже з таким темпом — навіть не 2000 років треба на те, щоб накопити 7,3 млрд помилок. А ссавці існують 200 млн років.
Але треба якісь механізми, які це лагодять.
Це перші міркування, які висловив пан Томас Ліндаль у 70-х роках.
Типи поломок бувають:
заміни та модифікації окремих нуклеотидів
розриви ДНК:
одразу двох ланцюгів
одного з двох ланцюгів
Усі ці види поломок клітина вміє лагодити.
Однонуклеотидні розриви. Поломки в комплементарних парах — партнером однієї літери стає інший, не комплементарний їй нуклеотид.
Розпізнається і вирізається.
Пол Модріч — Нобелівська премія 2015 весела тим, що білки називаються Mut
Поломки різноманітні після дії ультрафіолетового випромінення і інших пошкоджувальних факторів. Вигини і порушення структури ДНК.
Розпізнається і вирізається.
Класно, що відбувається в активних сайтах, так і глобально.
Ще дуже цікаво, що система репарації ДНК реагує на велику кількість можливих пошкоджень — ДНК можуть містити дуже багато різних модифікацій і поломок. А така ексцизійна репарація нуклеотидів розпізнає їх усі – за вигинами і частинами неспареної ДНК.
Поломки точкові, модифікації нуклеотидів, які формуються в тому числі і після ділення клітини: механізм копіювання материнської ДНК не 100% правильний і дочірні ДНК отримують кілька точкових невідповідностей.
один нуклеотид
кілька нуклеотидів
Томас Ліндаль, Ексцизійна репарація азотистих основ.
Двоспіральні розриви найскладніші і найважчі в клітині. Якщо вони не лагодяться, клітина помирає. Або перетворюється на пухлинну.
Проблема в тому, що після розриву такі два фрагменти ДНК не будуть близько один до одного залишатися в самому об’ємі клітини.
Найлегше полагодити ДНК, коли клітина ділиться. Бо на шляху від материнської клітини до двох дочірніх клітин є стадія, коли в одній материнській клітині 2 однакові молекули ДНК, тобто є "резервна копія" – можна підгледіти, як зшивати. І скопіювати ділянку.
Клітина не ділиться: нема додаткової копії ДНК, яку можна взяти і скопіювати. Налагодження розриву відбувається з маленькими втратами інформації.
А не діляться багато клітин в організмі: нейрони, наприклад. За відсутності додаткової копії.
Одноланцюгові розрізи легко зшиваються, це частина нормального процесу в клітині.
Тому на цьому все. Щасти і дякую за увагу
